发展学生化学学科核心素养的课例研究——以“离子反应”为例

以高中化学“离子反应”概念教学为例,阐述了发展学生化学学科核心素养的课例研究思路和教学活动设计。围绕离子反应概念、离子方程式书写、离子反应发生条件等知识内容,挖掘教学内容与学科核心素养内涵的联系,创设真实且富有价值的问题情境,开设高水平的实验探究活动,注重微观分析过程,将离子反应概念的学习与从微观离子角度分析水溶液中反应的认识思路进行整合,力求发展学生的化学学科核心素养,帮助学生形成对“离子反应”概念的整体认识。     

新高考背景下高考化学试题分析与命题研究——水溶液主题

通过建立模型分析了近6年来的北京市高考试题。从试题水平来看,学生需要建立水溶液问题的基本认识角度和分析思路;从能力要求来看,部分试题实现了对关键能力的融合考查。在此基础上进行试题命制和施测,发现学生不能自主调用多个认识角度形成思路,提出了比较不同问题情境中的共同认识角度与建立“水溶液-平衡”二元分析模型的教学改进策略。     

“电离与离子反应”的单元教学设计与实施*——食盐精制:从微观角度看粗盐中可溶性杂质的去除

在“食盐精制:从微观角度看粗盐中可溶性杂质的去除”的单元教学中,通过初识粗盐中的杂质、微观角度看氯化钠、微观角度看粗盐溶液、微观角度认识除杂方法、设计除杂方案并实施等活动,促进学生理解与应用电离、离子反应等核心概念,引领学生解决真实问题,形成解决除杂实验问题的基本思路,实现能力素养的发展。经过多轮次教学改进,结合教学实践及其教学效果抽提出“聚焦核心概念和学生必做实验,实现认识能力的进阶与实际问题解决过程高度融合”“通过学科实践及实验探究,建立宏观、微观、符号关联,突出证据推理,构建思维模型”“通过持续性评价活动,外显学生的前概念,促进概念转变,形成化学学科思维方式”等教学策略。     

高中生对化学核心概念掌握情况的测查分析——以“电解质、离子反应、化学键”概念群为例

电解质、离子反应、化学键组成一个核心概念群,是学生掌握相关知识的重难点。对北京市普通高中370名高二学生的测查显示:(1)概念掌握的程度为:化学键<离子反应<电解质。(2)“电解质的概念”与“导电原理”“离子反应概念”“离子共存”的掌握程度存在显著相关;电离与离子反应概念的掌握程度显著相关;“导电原理”与“离子反应概念”“离子共存”“离子键与共价键综合辨析”的掌握程度显著相关。表明电解质的概念、导电原理的理解与掌握是概念体系中的重要纽带。(3)优秀、中等、学困3类学生在解决容易和较难2类概念的相关问题上差异最大,而中等难度上的差异相对较小。基于此,提出了相应的核心概念教学对策。     

基于学生认识发展的教学改进*——以“电离平衡的影响因素”为例

在化学平衡教学后,通过测试和评价学生在“化学平衡”核心主题内容中的认识发展情况,确定下一阶段教学的关键点和发展点,选取电离平衡影响因素为教学载体,设计和实施促进学生认识发展的教学,通过学生测查数据说明基于学生认识发展情况进行教学改进是提高教学效率的有效手段。     

强碱滴定弱酸的信息化教学软件及其教学实践*

基于酸碱滴定中的离子平衡现行教学中存在的问题,研发了一款以强碱滴定弱酸为例的离子平衡知识学习与习题检验的软件工具。该软件以可视化的技术,用曲线、柱状图等形式展示滴定过程中的动态变化,便于学生从滴定过程中的离子反应、图像和数据中获取信息并进行推理,从而认知酸碱滴定中的离子平衡的内在原理。该软件不仅能用于离子平衡中各概念的教学,也能为相关习题课的讲解创设必要的教学情境。     

促进学生认识发展的“电离和离子反应”专题的单元整体教学研究

系统梳理了电离、离子反应专题的已有研究,分析了电离、离子反应内容对学生认识发展的作用,进而确立了化学1模块电离、离子反应专题的教学论问题并进行了阐述分析。在上述研究的基础上,设计了化学1模块电离、离子反应专题的单元整体教学,并进行了教学实践,取得了较好的教学效果。     

基于学生认识发展点的高三水溶液复习教学研究

“水溶液”是中学化学的核心内容主题,改进和优化水溶液复习教学至关重要。通过对高三学生水溶液复习前的问卷调查与访谈、分析已有水溶液复习教学研究和复习教学指导文件、梳理学生关于水溶液认识发展的已有研究,综合确定了高三水溶液复习教学中学生的具体认识发展点,基于此设计了促进学生认识发展的高三水溶液的单元整体复习教学,并且进行了教学实践,取得了较好的教学效果。在此基础上探讨了基于学生认识发展点的复习教学的核心策略。     

化学学科核心素养引领下的水溶液大单元教学设计与实践*

通过新旧课标与教材的对比分析,确定水溶液主题的认识方式、大概念和教学目标,围绕教学目标选择合适的情境素材,以大概念统领单元教学,在真实问题的解决过程中发展学生认识水溶液的基本角度和思路,促进学生化学学科核心素养的发展。     

“素养为本”的化学课堂教学*——以“原子晶体”为例

基于“素养为本”视角,以“原子晶体”的教学为例,对教学主题内容、教学现状及学情进行分析;以发展学生化学学科核心素养为主旨确定教学目标;以“微粒-微粒间的相互作用-物质的聚集状态-物质性质”的认识思路为主线,以“模型认知,建构概念-证据推理,归纳性质-微观探析,探究结构-科学史实,揭示价值”的任务型教学流程,达到落实并发展学生化学学科核心素养的目的。     

离子色谱法测定土壤中的Cl~–和SO_4~(2–)

采用离子色谱法测定土壤浸提液中的Cl–和SO42–。选择2.0 mmol/L Na2CO3–1.3 mmol/L NaHCO3混合液为淋洗液,流速为2 mL/min,在此条件下,Cl–保留时间为1.96 min,SO42–保留时间约为12.26 min,Cl–,SO42–的质量浓度分别在2~8,10~30 mg/L范围内与色谱参数线性相关,相关系数分别为0.999 4和0.999 7,Cl–,SO42–的平均加标回收率分别为93.8%,105.4%,测量结果的相对标准偏差均小于1%(n=6)。该法适用于土壤中Cl–和SO42–的测定。     

一种新型二次离子质谱的一次离子源及其离子光学系统

本研究设计了一种新型用于二次离子质谱的一次离子源及其离子光学系统.通过此一次离子源,大气压下产生的一次离子可以被加速、聚焦并传输到位于真空条件下的样品表面并电离样品得到可供质谱仪分析的二次离子.通过理论模拟结合实验系统研究了此一次离子源的主要组成部分——离子光学系统的原理、结构和性能.以电喷雾电离源为例,成功地将大气压...     

Ion Hydration and Ion Pairing as Probed by THz Spectroscopy

Ion hydration is of pivotal importance for many fundamental processes. Various spectroscopic methods are used to study the retardation of the hydration bond dynamics in the vicinity of anions and cations. Here we introduce THz‐FTIR spectroscopy as a powerful method to answer the open questions. We show through dissection of THz spectra that we can pinpoint characteristic absorption features that can be attributed to the rattling modes of strongly hydrating ions within their hydration cages as well as vibrationally induced charge fluctuations in the case of weakly hydrating ions. Further analysis yields information on anion–cation cooperativity, the size of the dynamic hydration shell, as well as the lifetimes of these collective ion‐hydration water modes and their connecting thermal bath states. Our study provides evidence for a non‐additive behavior, thus questioning the simplified Hofmeister model. THz spectroscopy enables ion pairing to be observed and quantified at a high salt concentration.     

汞离子的高灵敏度裸眼识别和荧光传感探针

设计合成了一种以耐尔蓝为母体的Hg2+光学探针分子1-苯甲酰-3-{2-[9-(乙氨基)-10-甲基-9H-苯并[α]苯酚-5-胺基]乙基}硫脲盐酸盐(NBET). 在pH=7.4的Tris-HCl缓冲液中, 探针分子最大吸收波长为640 nm, 此时溶液为淡蓝色; 加入汞离子可以诱导探针分子在640 nm处的吸收降低, 并在556 nm处产生新的吸收峰, 溶液变为浅紫色, 而其它金属离子的加入未引起显著变化, 基于此可对水溶液中的痕量Hg2+进行裸眼识别. 荧光光谱显示, 汞离子可以特异性地猝灭探针分子在660 nm处的荧光发射. 该探针分子的灵敏度、选择性及荧光量子产率高, 激发/发射波长长, 可以实现水溶液中0.005 μmol/L Hg2+的荧光检测.     

硫酸根离子对检验氯离子的干扰

在中学化学中,检验氯离子最常用的方法是向溶液中滴加硝酸银溶液,如果生成不溶于稀硝酸的白色沉淀,则说明溶液中存在氯离子。但在溶解性表中,硫酸银是微溶于水的,对此提出疑问:如果溶液中存在硫酸根离子,会不会生成微溶于水的硫酸银沉淀,从而干扰氯离子的检验？通过实验验证,当选用0.1 mol/L的硝酸银溶液时,硫酸根离子不会带来干扰。     

具有高离子识别能力的镉离子表面印迹材料的制备及其离子识别机理的研究

采用氨基-过硫酸盐氧化还原引发体系, 先实现了甲基丙烯酸羟乙酯(HEMA)在微米级硅胶微粒表面的引发接枝聚合, 制得高接枝度的接枝微粒PHEMA/SiO₂. 然后使接枝大分子PHEMA的侧羟基与5-氯-8-羟基喹啉(CHQ)发生亲核取代反应, 将8-羟基喹啉(HQ)基团键合在接枝大分子侧链, 使接枝大分子PHEMA实现8-羟基喹啉功能化转变, 制得表面含有高密度HQ基团的功能接枝微粒HQ-PHEMA/SiO₂, 考察研究了功能微粒HQ-PHEMA/SiO₂对Cd²⁺离子的强螯合吸附作用. 在此基础上, 采用本课题组建立的新的分子表面印迹技术, 以Cd²⁺离子为模板离子, 二氯乙醚为交联剂, 对接枝在硅胶表面的功能大分子链HQ-PHEMA进行了离子印迹, 制备了Cd²⁺离子表面印迹材料IIP-HQP/SiO₂, 深入考察研究了其离子识别与结合特性. 实验结果表明, 该离子表面印迹材料对Cd²⁺离子具有特异的识别选择性与优良的结合亲和性, 相对于Cu²⁺和Pb²⁺两种对比离子, 印迹材料IIP-HQP/SiO₂对Cd²⁺离子的识别选择性系数分别高达25.52和22.91, 显示出超高的离子识别能力.     

印刷线路板分压离子阱的离子单向出射性能研究

印刷线路板(Printed-Circuit-Board,PCB)分压离子阱是一种新型质量分析器,其突出优点在于内部电场可通过调节射频分压比进行优化.本实验在PCB分压离子阱离子出射方向的两组离散电极上配置了非对称的射频分压,以引入奇次阶场成分,使得射频电场的场中心(即离子运动中心)发生偏移,从而实现离子单向出射.通过数值计算软件SIMION和AXSIM分析了射频分压比差值与其内部电场分布的关系,并模拟离子运动轨迹,得到离子出射情况和模拟质谱峰.模拟结果表明,当两组离散电极的射频分压比差值为20％时,在合适的AC频率条件下,对于m/z=609 Th的离子,PCB分压离子阱的离子单向出射率可达90％以上,且质量分辨率大于2500.本研究可使PCB分压离子阱在基本不损失质量分辨率和使用单检测器模式下,大幅提高离子检测效率,因而在小型化质谱仪应用中具有显著优势.     

电感耦合等离子体发射光谱法间接测定氯离子和硫酸根离子的探讨

本文探讨了加入过量Ag_1~+和Ba~(2+),使Cl~-和SO_4~(2-)分别以AgCl和BaSO_4沉淀后,用ICP-AES测定剩余的Ag~+和Ba~(2+),间接测定Cl~-和SO_4~(2-)的具体方法、光谱干扰及有关影响条件。本法测定一些实际样品,结果令人满意,具有简便、快速、可与其他元素同时测定等优点。     

复杂离子反应的规律及其离子方程式书写策略

基于中学教学实际，针对师生对复杂离子反应及其离子方程式书写的困惑，通过整理和归纳，把复杂离子反应分为连锁反应、并列反应和竞争反应等3种反应类型，探究了复杂离子反应的规律、分析策略、离子方程式书写的方法及应用。     

非抑制型离子色谱法测定碱金属、铵离子和烷基胺

 采用非抑制型离子色谱法、以氨磺酸作流动相分离测定了Li+ 、Na+ 、NH+ 4、K+ 、甲胺、乙胺和正丙胺等 7种物质 ,研究了氨磺酸流动相浓度对溶质保留值的影响。结果发现 ,随着流动相浓度的增大 ,溶质保留值减小 ;适宜的流动相浓度为 4 0mmol/L。以 4 0mmol/L氨磺酸为流动相测得上述 7种物质的检出限及工作曲线的线性回归方程。方法应用于自来水试样的分析 ,结果良好。